1、本科毕业论文（20 届）榨汁机的结构设计和模具设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 =本科生毕业论文_I摘 要近年来，模具一直朝着高质量、高效率、低成本、短周期的方向发展。传统的模具设计中,模具设计者们是利用二维 CAD 软件来进行初步设计的。现在，三维模具设计已经被广泛使用,它使设计过程接近标准化，使初步设计得以迅速实现。在本次设计中，将对榨汁机的模具通过 Pro/E 软件进行三维设计。首先对塑件结构、材料特性、用途以及参数进行分析，以便合理选择分型面，确定型腔数。还要根据塑件的使用材料和几何形式，合理选择浇注系统，使塑件成型后达到
2、所要求的力学性能和外观表面，最终确定模具的总体结构形式，使塑件能够顺利地成型和脱模。在模具设计过程中，对侧向抽芯机构，分型面的设计，浇注系统、排气系统、冷却系统、脱模机构，进行了详细的介绍。通过本次模具设计，可以看出，三维模具设计可以缩短设计周期，提高设计质量，大大的增加工作效率。关键词：榨汁机;产品设计;结构设计;模具设计=本科生毕业论文_IIAbstract In recent years, mould is developing towards high quality, high efficient, low cost and short- period. In traditional
3、 mould design , mould designers was using 2D CAD Software & Tools to proceed the preliminary design . However, 3D mould design already has been used extensively nowadays, which makes mould design approach to standardization and makes preliminary design quickly realize. In this design, it presents 3D
4、 mould design for juice-extractor part by Pro/E, it have analyzed the plastic part structure, material properties, use, and parameters , to a reasonable choice parting surface, to determine the cavity number.Also according to the use of plastic parts material and geometrical form,Reasonable choice g
5、ating system,After plastic parts molding the required mechanical performance and appearance surface,Ultimately determine the overall structure, mould plastic parts to be able smoothly shaped and bosses. In this mould design process, it has introduced in detail for side Core-Pulling mechanism , the d
6、esign of parting surface, gating system and venting system, cooling system, ejection mechanism. Finally, through checking and production proofing for molding machine parameters , the mould structure is proved to be reasonability .Through this mould design, it may find out that 3D mould design can sh
7、orten design cycle, raise design quality and largely increase the working efficiency.Key words: juicer, product design, structural design, mold design=本科生毕业论文_III目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 选题背景 .11.2 国内外注塑模具技术现状及发展趋势 .11.2.1 注塑模具技术的发展趋势 .21.2.2 Pro/E 软件介绍 .21.3 研究内容 .3第 2 章 榨汁机的造型及结构设计 .42.
8、1 榨汁机设计概念 .42.2 榨汁机结构设计 .42.2.1 榨汁机功能结构设计 .42.2.2 榨汁机内支架塑件设计 .52.3 塑件材料的选择及材料的工艺特性 .62.4 塑件制件的结构工艺性 .7第 3 章 榨汁机模具设计 .93.1 确定型腔数 .93.2 注射机的选择 .93.2.1 最大注射量的校核 .103.2.2 注射压力的校核 .103.2.3 锁模力校核 .103.2.4 开模行程较核 .113.2.5 模具安装尺寸的校核 .113.3 分型面的设计 .123.4 排气系统的设计 .123.5 成型零件的结构形式及设计 .133.5.1 凹模的结构设计 .13=本科生毕业
9、论文_IV3.5.2 凸模的结构设计 .133.6 浇注系统的设计 .143.6.1 浇注系统的作用 .143.6.2 主流道的设计 .143.6.3 定位圈设计 .153.6.4 分流道设计 .153.6.5 浇口的设计 .153.6.6 冷料穴的设计 .163.6.7 拉料杆的设计 .173.7 标准模架的选定 .173.7.1 注射模的标准模架 .183.7.2 支承零部件的设计 .183.7.3 固定板、支承板 .183.7.4 支承件 .193.8 合模导向机构设计 .193.8.1 导向机构的作用 .193.8.2 导柱导向机构 .203.9 冷却系统的设计 .213.9.1 模具
10、温度与塑料成型的关系 .213.9.2 冷却时间的确定 .223.9.3 冷却参数计算 .223.10 推出机构设计 .243.10.1 推出机构的结构组成 .243.10.2 推出机构的设计要求 .243.10.3 推出机构 .243.11 侧向分型与抽芯机构设计 .253.11.1 抽拔力与抽拔距的计 .253.11.2 斜导柱分型抽芯机构的设计 .26总 结 .27=本科生毕业论文_V致 谢 .28参考文献 .29=本科生毕业论文_1第 1 章 绪论 1.1 选题背景家电产品是人们日常生活必不可少的生活用品，人们对电器产品的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济
11、性等方面的考虑。当今家电产品的设计趋势正朝着个性化方向发展，时尚、外形美观的产品在市场上更具竞争优势。对电器产品的这种不断提出的新要求，促使电器产品的外观不断的改进，零件的生产技术也不断得到新的发展，使家电产品外壳零件成形技术在成形领域中占有越来越重要的地位。目前，电器产品的外形设计及加工技术日益受到了国内外的高度重视，德国、美国、日本等发达国家在这方面的研究已经取得相当的进展。他们的电器产品外观美观，让人赏心悦目，而且设计高效快捷，产品更新换代加快。 目前，国内在电器产品外观零件设计制造方面的研究还处于发展阶段，与发达国家的差距很大。由于家电产品美观性的要求，零件外形多为复杂曲面，传统的设计
12、方法在对零件成形过程分析以及对产品存在缺陷的处理方面显得无能为力，产品成形过程数值模拟技术跟不上的现状己经成为制约产品开发和生产的一个瓶颈。面对日益激烈的国际竞争，必须紧跟国际先进水平，不断提高电器产品外观零件的质量，降低设计和生产成本，加快生产周期。因而，小家电产品成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。本课题以一款新颖的榨汁机材料成型作为一个突破口，运用 CAD/CAM/CAE 软件进行产品设计到模具设计的产品开发过程，从而带动和促进相关电器产品外观零件成形技术的发展和技术创新。 1.2 国内外注塑模具技术现状及发展趋势我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大
13、的发展。模具水平有了较大提高。在大型模具方面，已经能生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面，可生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平。塑料模的设计、制造技术、CAD 技术、CAPP 技术，已有相当规模的开发和应用。但与国外塑料模具的先进水平相比,依然存在一定差距。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区相比差距较大，我国塑料模具目前的设计、分析与制造主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计合理与否、制品有无缺陷只有通过试模才知道，使得模具的制造周期长、成本高。而采用计算机辅助设计、分析与制造(CAD CAE CA
14、M)一体化技术，可以极大的提高塑料模具的设计制造水平及制品质量。在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。=本科生毕业论文_2具体的说，就模具材料和标准件看。国内大多数冶金设备、工艺较落后，大多采用电炉冶炼，钢的纯度差，表而脱碳层深、碳化物级别高、疏松超标。钢材的冶金质量低、成材率低，一般质量的模具钢多，高质量的模具钢材少。而国外模具钢生产 80%以上采用真空精炼和电渣重熔生产，钢材纯度、等向性高。而国内通过电渣重熔生产的模具钢所占的份额很少，大约 1
15、/ 10。国外发达国家的模具钢成材率在 85%一 90%，而国内成材率仅为 70%。与国外相比存在很大差距。从加工设备、模具制造工艺和测量技术上， （1）德国、日本模具企业的加工设备先进，基本都是数控、高速切削、单向走丝线切割或 4 轴一 5 轴联动的高速加工机床，能实现模具型而的镜而加工。而国内模具企业的 4 轴一 5 轴联动的高速加工机床占的比例有限，高光模具的加工与国外相比差距较大。 （2）德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化，制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在线测量，这方而国内至少差 15-20 年。 （3）德国的精密品牌产品，除了加工过程中的在线检测外，手机类、剃须刀
16、类的产品，全部通过可靠性测试、耐候性测试、寿命测试、剃刀表而和间隙的微观显微放大测试、主要零件外形和装配后外形的激光 3D 测试等。这些重要数据为产品的更新换代提供了非常重要的依据。对于我国在这方面的检测还未跟上。因此，努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。我国多所研究部门和许多高校也在积极地开展具有自主知识产权的 CAG/CAE/CAM 软件的探索研究，在一定已取得了可喜的研究成果。1.2.1 注塑模具技术的发展趋势(1) 出于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，而适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命 模具的设计水平
17、及比例。(2) 在模具设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。(3) 推广应用热流道技术，气体辅助注射成型技术和高压注射成型技术。(4) 开发新的成型工艺和快捷经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。(5) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。(6) 应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。1.2.2 Pro/E 软件介绍Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engine
18、er 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。 Pro/E 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 =本
19、科生毕业论文_31.参数化设计 相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。 2 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 3 单一数据库（全相关） Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中
20、的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。 1.3 研究内容 本论文主要对榨汁机的外形设计、建模方法、模具设计及其主要塑件的成型方法、模具结构进行设计。 首先对塑件结构、材料特性、用途以及参数进行分析，以便合理选择分型面，确定型腔数，还要根据塑件的使用材料和几何形式，合理选择浇注系统，
21、使塑件成型后达到所要求的力学性能和外观表面，最终确定模具的总体结构形式，使塑件能够顺利地成型和脱模。=本科生毕业论文_4第 2 章 榨汁机的造型及结构设计2.1 榨汁机设计概念 随着人们生活水平的提高，小巧、精致、功能实用的小型家电产品受到大众人群的推崇。榨汁机也经历了大型到小型的过渡，追随潮流的人们需要绿色、健康、便携型的产品，榨汁机不仅要满足使用要求，而且也希望能成为 具装饰的一道风景。 本课题设计的榨汁机在建模上运用了主流软件 Pro/E 的强大曲面功能，使产品更流线感，整体形状小巧简洁，在主色彩上采用了绿色黄色与透明，充分体现了时尚与健康的完美结合。 如图 2.1 所示为本次榨汁机设计的外观图。 图 2.1 榨汁机的外观图2.2 榨汁机结构设计 产品不单在外观上要引人入胜，在结构、功能方面也要有独到之处。 2.2.1 榨汁机功能结构设计 每个产品的功能要求都不同，要根据产品的实际情况而定，本课题的榨汁机中，最基本的功能是利用马达的动力带动螺旋刀具的高速旋转实现对蔬果类的榨汁。 1、杯弧嘴的设计 为了实现榨汁后，果汁能顺利从弧嘴倒出，要求既要美观大方，又要曲线流畅，成型模具不用设置抽芯机构。 如图 2.2 与 2.3 所示。
